新型5-乙磺酰基吲唑-3-碳酰肼衍生物作为EGFR/VEGFR-2双重抑制剂的抗肿瘤活性研究

本文报道了一系列新型5-乙磺酰基吲唑-3-碳酰肼衍生物（7a-o）的设计合成及其作为表皮生长因子受体（EGFR）和血管内皮生长因子受体2（VEGFR-2）双重抑制剂的抗肿瘤活性。通过MTT法评估发现化合物7j、7k和7o对四种癌细胞系（GI50 25-42 nM）的抑制活性优于厄洛替尼（erlotinib），分子对接和分子动力学（MD）模拟揭示了其与靶点的结合模式，凋亡标志物检测显示其通过调控p53/Bax/Bcl-2通路诱导细胞凋亡。

　　

新型5-乙磺酰基吲唑-3-碳酰肼衍生物的设计与合成

研究团队设计合成了一系列结构新颖的5-乙磺酰基吲唑-3-碳酰肼衍生物（7a-o），其合成路线经过精心设计：以吲唑-3-羧酸为起始原料，经过溴代、酯化、Buchwald-Hartwig偶联、氧化和酰肼缩合等多步反应构建目标分子。关键步骤包括使用Pd₂(dba)₃/Xantphos催化体系实现C-S键偶联，以及m-CPBA将硫醚氧化为砜基。所有终产物均通过¹H NMR、¹³C NMR和元素分析确证结构，其中代表性化合物7k在DMSO-d₆中的核磁共振谱显示特征信号：吲唑NH（δ 14.29）、酰肼NH（δ 12.20）以及亚甲氨基质子（δ 7.92-7.83）。

抗肿瘤活性与构效关系

通过MTT法评估发现，该系列化合物对HT-29（结肠）、Panc-1（胰腺）、A-549（肺）和MCF-7（乳腺）四种癌细胞系表现出显著抑制活性。特别值得注意的是，含6-甲氧基吡啶-3-基的衍生物7k展现出最优异的广谱抗肿瘤活性（GI₅₀=25 nM），较阳性对照药厄洛替尼（GI₅₀=33 nM）提高1.3倍。构效关系分析揭示：1）吡啶环的引入显著增强活性，如7k（GI₅₀ 25 nM）优于苯环类似物7l（GI₅₀ 42 nM）；2）苯并噻唑-2-基（7j）和1-甲基吡唑-3-基（7o）等杂环取代可维持高效抑制；3）苯环对位羟基（7i）比甲氧基（7l）更有利。细胞毒性实验证实所有化合物对正常乳腺上皮细胞MCF-10A的存活率均>91%，显示良好安全性。

双靶点抑制机制研究

针对活性最优的7g、7i-l和7o进行激酶抑制评价，结果显示7k对EGFR（IC₅₀=71±4 nM）和VEGFR-2（IC₅₀=21 nM）均具有强效抑制，呈现典型双靶点特性。分子对接研究表明，7k的吡啶氮与EGFR的Met769形成关键氢键，砜基和羰基氧与Lys721产生额外相互作用；而在VEGFR-2中，其与Glu885和Asp1046形成稳定的氢键网络。分子动力学（MD）模拟证实7k-EGFR复合物在150 ns模拟时间内保持稳定（RMSD~0.8 nm），氢键占有率分析显示其维持1-3个持续氢键相互作用，显著优于厄洛替尼的单一氢键模式。

诱导凋亡的分子机制

在A-549肺癌细胞中，7k处理可显著上调促凋亡蛋白p53（5倍）和Bax（9倍），同时下调抗凋亡蛋白Bcl-2（4.2倍），呈现典型的线粒体凋亡通路激活特征。密度泛函理论（DFT）计算显示7k具有适宜的HOMO-LUMO能隙（4.27 eV），分子静电势（MEP）分析证实其砜基氧和吡啶氮区域为富电子中心，与靶蛋白形成稳定相互作用。

药代动力学特性预测

ADME分析表明7k符合Lipinski五规则（分子量387.41，logP 1.70），拓扑极性表面积（TPSA=134.78 ?²）适中，水溶性（0.231 mg/mL）优于厄洛替尼。特别值得注意的是，7k不抑制CYP450酶系且无P-糖蛋白（P-gp）底物特性，预示其具有较低的药物相互作用风险和耐药性问题。

这项研究不仅开发出具有临床应用前景的双靶点抗肿瘤先导化合物，还通过多学科交叉研究方法系统阐明了其作用机制，为后续结构优化和临床前研究奠定了坚实基础。